金屬鈦及其合金具有比強度高、耐腐蝕、耐高低溫性能好等優(yōu)良特性,被認為是可應用于任何領(lǐng)域的金屬,但目前鈦及其合金只被譽以“太空金屬”、“海洋金屬”、“未來金屬”的美稱,其根本原因是鈦的生產(chǎn)成本和加工成本太高,其中制備成本占總成本的30%,即當前的鎂熱還原法工藝(Kroll法),該工藝流程長、能耗高、污染大導致鈦及其合金生產(chǎn)成本高居不下。2000年由英國劍橋大學提出的熔鹽直接電解TiO₂制備金屬鈦的方法(FFC法)被認為是非常有潛力替代Kroll法的新工藝之一。該工藝自提出以來近20年過去了,電流效率低的問題一直未得到根本解決,且對多價態(tài)鈦氧化物脫氧歷程及陰極中間相的形成各執(zhí)己見。本論文通過實驗研究了鈦氧化物電解過程中不同時間段的物相變化,推斷TiO₂電解脫氧歷程。在此基礎(chǔ)上,重點對陰極主要中間相(CaTiO₃)的形成過程、形成機理及后續(xù)電解脫氧、脫鈣歷程進行系統(tǒng)研究,建立物相轉(zhuǎn)變的時間軸,為明確工藝脫氧限制性環(huán)節(jié)提供依據(jù)�；谏鲜龌A(chǔ)上,開展了提高電解過程電流效率的探索性研究,為FFC工藝的進一步發(fā)展提供了依據(jù)。本論文的主...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 鈦的性質(zhì)及用途
        1.1.1 鈦的性質(zhì)
        1.1.2 鈦的應用
        1.1.3 鈦資源分布
    1.2 傳統(tǒng)金屬鈦的生產(chǎn)方法
        1.2.1 鈉熱還原(Hunter)法
        1.2.2 鎂熱還原(Kroll)法
    1.3 熔鹽電解法制備金屬鈦
        1.3.1電解TiCl4
        1.3.2 FFC法
        1.3.3 SOM法
        1.3.4 OS法
        1.3.5 USTB法
    1.4 課題研究內(nèi)容及意義
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
2 TiO₂電解脫氧歷程研究
    2.1 電解實驗
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 儀器設(shè)備
        2.1.3 實驗過程
        2.1.4 樣品后期處理
    2.2 陰極物相變化
    2.3 陽極消耗
    2.4 電流時間曲線
    2.5 本章小結(jié)
3 陰極中間相形成的機理研究
    3.1 CaCl₂水解實驗
    3.2 短時間電解實驗
    3.3 陽極氯氣檢測
        3.3.1 淀粉碘化鉀溶液制備
    3.4 CaTiO₃形成階段
    3.5 本章小結(jié)
4 提高TiO₂電解過程電流效率探索
    4.1 直接電解CaTiO₃和鈦的低價氧化物
        4.1.1電解CaTiO3

        4.1.2 鈦的低價氧化物電解
    4.2 電解槽改進
        4.2.1 隔斷陰陽極熔鹽區(qū)域
        4.2.2 結(jié)果分析
    4.3 本章小結(jié)
5 結(jié)論
致謝
參考文獻
附錄
    A.作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及專利
    B.作者在攻讀碩士學位期間參與的學術(shù)活動
    C.作者在攻讀碩士學位期間的獲獎情況



本文編號：3735040

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